Schéma unifilaire triphasé : exemples commentés et calculs

Rappel : qu'est-ce que le triphasé ?

Le réseau triphasé est la forme de distribution standard à la sortie des transformateurs MT/BT en Suisse. Il comporte trois conducteurs actifs L1, L2, L3 — chacun parcouru par une tension sinusoïdale de même amplitude (230 V efficaces par rapport au neutre) et de même fréquence (50 Hz), mais déphasés de 120° électriques l'un par rapport à l'autre. Le neutre N matérialise le point milieu, et le conducteur de protection PE assure la liaison équipotentielle des masses.

Cette structure offre deux tensions exploitables : 230 V entre phase et neutre (charges monophasées : éclairage, prises, électroménager standard) et 400 V entre deux phases (charges triphasées : cuisinière vitrocéramique, chauffe-eau, pompe à chaleur, moteur, borne de recharge VE 11–22 kW). Le rapport entre les deux vaut √3 ≈ 1,732, qui revient en permanence dans les calculs de puissance et de chute de tension.

Avantages opérationnels du triphasé : couple moteur constant (pas de pulsation 100 Hz comme en monophasé), puissance transportée pour une même section trois fois supérieure, possibilité d'équilibrer les charges monophasées d'un bâtiment sur les trois phases pour limiter le courant dans le neutre. Inconvénients : disjoncteurs et différentiels tétrapolaires plus coûteux, équilibrage à surveiller sur tableau résidentiel, complexité accrue des démarrages moteur (étoile-triangle, soft-starter, variateur).

En Suisse résidentielle, l'arrivée chez le distributeur (Romande Énergie, SIG, Services Industriels de Lausanne, Groupe E, etc.) est presque toujours triphasée 400/230 V avec neutre distribué (régime TN-S ou TT selon le distributeur). Au-delà d'environ 13 kVA de puissance souscrite, le triphasé devient obligatoire.

Comment représenter le triphasé en unifilaire

La convention IEC 60617 est simple : un seul trait remplace les trois phases. Pour signaler qu'il s'agit bien d'un départ triphasé et non monophasé, deux notations cohabitent dans les schémas suisses :

• Barre transversale : trois petits traits obliques coupant le câble (un par phase). C'est la convention IEC 60617 la plus utilisée en bureaux d'études romands. On ajoute parfois un quatrième trait perpendiculaire pour le neutre, et un cinquième barré pour le PE.
• Notation textuelle 3~ ou 3P+N+PE annotée à côté du trait. Souvent combinée avec la barre transversale pour lever toute ambiguïté. On voit aussi 3L+N+PE, 3×400/230 V, ou simplement 4P pour un départ tétrapolaire.

Sur les protections (disjoncteurs, contacteurs, sectionneurs), la nature triphasée est intégrée au symbole lui-même : les symboles 3P et 4P de la CEI 60617 montrent explicitement le couplage mécanique des pôles (ligne en pointillé reliant les contacts). Un disjoncteur tétrapolaire 4P en unifilaire reste représenté par un trait unique, mais le symbole de protection inclut clairement le couplage 4P et l'annotation 40 A / 30 mA / type A à côté.

Pour les câbles, l'annotation type sur le trait est T 5×2,5 (5 conducteurs de 2,5 mm² : L1, L2, L3, N, PE), ou T 4×6 sans neutre distribué (3 phases + PE pour un départ moteur pur). La référence article reste celle du fournisseur (TT-câble, GKN, NHXMH selon la pose).

Le neutre est représenté différemment selon le régime de neutre : en régime TN-S et TT (les deux régimes courants en Suisse), N et PE sont des conducteurs distincts d'un bout à l'autre. En régime TN-C, ils sont confondus en PEN jusqu'au tableau, puis séparés. Indiquez toujours le régime en tête de schéma, dans le cartouche ou dans la légende, car il conditionne le choix des protections différentielles.

Symboles unifilaires triphasés (référence CEI 60617)

La bibliothèque EBFind permet de retrouver chaque symbole par son numéro CEI directement dans AutoCAD, sans avoir à ouvrir un catalogue PDF. Voir aussi la table complète des symboles CEI 60617 pour les variantes monophasées et industrielles.

Exemple complet — chauffe-eau triphasé 9 kW

Cas d'école d'une villa romande : un chauffe-eau électrique à accumulation 300 litres, résistance triphasée 9 kW (3 × 3000 W) en couplage étoile sur le réseau 400/230 V. Le local technique se situe à 25 mètres du tableau divisionnaire au sous-sol. La pose est en câble TT sous tube apparent, ambiance 30 °C, pas de groupement (mode B1 selon NIBT 5.2).

Calcul du courant nominal. Charge purement résistive donc cosφ = 1. La formule de la puissance active en triphasé donne :

I = P / (√3 × U × cosφ) = 9000 / (1,732 × 400 × 1) = 9000 / 692,82 = 12,99 A

Choix de la protection. Calibre normalisé immédiatement supérieur : disjoncteur 16 A, courbe C, tétrapolaire (4P), sous différentiel 30 mA type A en tête du groupe RCD. La courbe C convient à une charge résistive sans appel d'enclenchement ; la courbe B serait possible mais on garde C pour la cohérence avec les autres départs villa.

Choix de la section. Pour 16 A en mode B1, NIBT 5.2 donne une section minimale de 2,5 mm² en cuivre (intensité admissible Iz ≈ 22 A). Câble retenu : T 5×2,5 mm² (L1, L2, L3, N, PE).

Vérification de la chute de tension. Formule triphasée résistive :

ΔU = √3 × I × L × ρ / S = 1,732 × 12,99 × 25 × 0,0225 / 2,5 = 5,06 V
ΔU% = 5,06 / 400 = 1,27 %

(avec ρcu = 0,0225 Ω·mm²/m à 70 °C, longueur simple L = 25 m). Le résultat est largement sous la limite NIBT de 3 % pour un circuit terminal d'usage général. Inutile de surdimensionner.

Représentation unifilaire : à partir de la barre omnibus du tableau, un trait avec barre transversale 4P descend vers le disjoncteur différentiel 30 mA type A en tête du groupe, puis vers le disjoncteur 16 A C 4P dédié au chauffe-eau. Annotation câble T 5×2,5 — 25 m. Symbole CEI S33020 ou un cercle avec 9 kW / 3~. Le module EBFind insère ces blocs en quelques clics et la commande EC_DROPV d'ElectroSchema recalcule la chute en direct si la longueur ou la section change.

Exemple — moteur asynchrone 4 kW en démarrage étoile-triangle

Application industrielle légère ou tertiaire : compresseur d'air, pompe de relevage, ventilateur de cuisine professionnelle. Moteur asynchrone 4 kW, 400 V triphasé, couplage triangle en marche, rendement η = 0,82, cosφ = 0,82. Démarrage en étoile-triangle pour limiter l'appel de courant au démarrage (3 fois plus faible qu'en direct).

Courant nominal.

In = P / (√3 × U × cosφ × η) = 4000 / (1,732 × 400 × 0,82 × 0,82) = 8,58 A

Courant de démarrage direct théorique : Id ≈ 7 × In = 60 A. En étoile-triangle, l'appel est divisé par 3 : Id Y/Δ ≈ 20 A pendant 3 à 8 secondes (selon la charge entraînée).

Composants de l'unifilaire puissance.

• Disjoncteur moteur 3P réglable type PKZM0-10 (Eaton) ou GV2-P10 (Schneider), plage 6,3–10 A, réglé sur In × 1 = 8,6 A. Le déclenchement magnétique préserve contre les courts-circuits, le thermique contre les surcharges.
• Contacteur de ligne KM1 tripolaire, calibre AC-3 ≥ 9 A (typiquement 12 A pour marge), bobine 230 V AC entre L1 et N.
• Contacteur étoile KM2 tripolaire, court-circuite les bornes U2-V2-W2 du moteur. Calibre AC-3 ≥ In/√3 = 5 A, dimensionné en 9 A standard.
• Contacteur triangle KM3 tripolaire, ferme le couplage triangle (L1-U1/W2, L2-V1/U2, L3-W1/V2). Calibre AC-3 ≥ In = 9 A, idem 12 A standard. Interverrouillé mécaniquement et électriquement avec KM2 (impossible que les deux soient fermés en même temps, sinon court-circuit triphasé entre phases).
• Moteur M symbole CEI S07010 avec 3~ / 4 kW / 1450 tr/min.

Schéma de commande (sur feuille séparée, en multifilaire) : transformateur de commande 400/230 V (parfois 230/24 V pour la sécurité), boutons-poussoirs Marche / Arrêt, relais temporisé KT calibré entre 3 et 8 s, contacts auxiliaires d'interverrouillage. Le cycle :

1. Marche → KM1 + KM2 s'enclenchent (couplage étoile, tension par phase = 230 V, courant réduit).
2. Temporisation KT s'écoule (3 à 8 s, jusqu'à atteindre ~80 % de la vitesse nominale).
3. Basculement → KM2 s'ouvre, KM3 se ferme (couplage triangle, tension par phase = 400 V, fonctionnement nominal).
4. Arrêt → KM1 et KM3 s'ouvrent simultanément.

Câble : 6 conducteurs nécessaires pour le couplage Y/Δ (3 fils par côté du bobinage moteur) + PE. Donc T 6×2,5 + PE du tableau au moteur. Pour 25 mètres et 8,6 A nominaux, la chute de tension reste sous 1 % — aucun problème. La représentation unifilaire condense tout ce démarreur en un seul bloc Y/Δ avec renvoi vers la feuille multifilaire. La commande EC_RENVOI d'ElectroSchema gère le pointeur automatiquement quand la pagination évolue.

Cas particulier : régime de neutre TT versus IT

Le régime de neutre conditionne directement le choix des protections triphasées et la stratégie de masse. En Suisse, deux régimes dominent selon le contexte :

Régime TT (résidentiel et tertiaire courant). Le neutre du distributeur est mis à la terre (T), les masses de l'installation sont aussi mises à la terre via une prise de terre propre au bâtiment (T). C'est le régime standard pour la plupart des villas, immeubles locatifs et petits commerces en Suisse romande. Un défaut d'isolement génère un courant de défaut qui retourne par la terre, détecté par les disjoncteurs différentiels (RCD). Conséquence : protection différentielle obligatoire et systématique, sensibilité 30 mA sur tous les circuits prises et éclairage humide selon NIBT 4.1.

Régime IT (industriel, hôpitaux, salles informatiques critiques). Le neutre est isolé de la terre (I) ou relié à la terre via une impédance de plusieurs kΩ, les masses restent mises à la terre (T). Un premier défaut d'isolement ne coupe pas l'alimentation — un contrôleur permanent d'isolement (CPI) signale juste l'anomalie pour maintenance. Très utilisé en industrie continue, blocs opératoires, navires. Les disjoncteurs différentiels y sont remplacés ou complétés par des CPI et des relais ampèremétriques.

Dans la pratique romande, on rencontre quasi exclusivement du TT (rarement du TN-S sur certains réseaux récents). Mentionnez le régime explicitement en cartouche ou en tête du schéma, et adaptez le choix des différentiels en conséquence. La NIBT 3.3.1 et la CEI 60617 imposent que cette information figure noir sur blanc dans la documentation.

FAQ — Questions fréquentes sur le triphasé en unifilaire

Quand utilise-t-on du triphasé en résidentiel suisse ?

En Suisse, le triphasé 400/230 V est la norme à l'arrivée chez le distributeur pour toute installation dépassant environ 13 kVA de puissance souscrite. Concrètement, toute villa avec cuisinière électrique, pompe à chaleur, chauffe-eau triphasé ou borne de recharge VE 11–22 kW est en triphasé. Pour les anciens appartements en location avec uniquement éclairage et prises classiques, le monophasé peut suffire, mais le distributeur tend à imposer le triphasé même là, par standardisation et anticipation des besoins futurs (recharge VE notamment).

Comment équilibrer les phases d'un tableau ?

L'objectif est que chaque phase porte une charge moyenne similaire (écart inférieur à 15 %). En pratique, vous estimez la puissance moyenne de chaque circuit monophasé (W, simultanéité incluse), puis vous distribuez les circuits sur L1/L2/L3 pour minimiser l'écart. Les charges importantes (four 3 kW, sèche-linge 2,5 kW, plaque vitrocéramique 2 kW) sont à répartir en priorité. ElectroSchema propose un solveur d'équilibrage automatique qui suggère la meilleure distribution une fois les départs renseignés.

Quelle protection pour un moteur triphasé ?

Un moteur asynchrone triphasé doit avoir : (1) une protection contre les courts-circuits par disjoncteur moteur ou fusible aM, (2) une protection thermique contre les surcharges par relais thermique ou disjoncteur moteur magnéto-thermique réglable (type PKZ Eaton, MS Schneider), (3) un contacteur de puissance pour la commande, (4) éventuellement un disjoncteur différentiel type B si la commande est par variateur (le variateur injecte du DC qui aveugle les types A). Le calibre du disjoncteur moteur se règle à 1,0 × In du moteur, courbe Class 10.

Comment représenter un démarrage étoile-triangle en unifilaire ?

En unifilaire, un démarrage étoile-triangle se simplifie : un disjoncteur moteur en tête, suivi d'un bloc Y/Δ avec mention de la temporisation (typiquement 3 à 8 s). Le détail (contacteurs KM1/KM2/KM3, temporisation KT, interverrouillage électrique et mécanique) va sur une feuille multifilaire séparée. Indiquez sur l'unifilaire le numéro de feuille multifilaire correspondante (renvoi normalisé). Voir unifilaire vs multifilaire pour la règle de coexistence.

Quelle section de câble pour du triphasé 32 A ?

Pour un départ triphasé 32 A en câble cuivre PVC sous tube apparent (mode B1), la section minimale est 6 mm² (intensité admissible Iz ≈ 36 A). En triphasé sans neutre (3 fils + PE), c'est suffisant. Avec neutre distribué (4 fils + PE), même section. Pour un câble enterré ou en cheminement groupé, applicz les facteurs de correction NIBT 5.2 et montez à 10 mm². Au-delà de 50 m, calculez la chute de tension : pour 32 A à 50 m en 6 mm², ΔU ≈ 4 % à pleine charge — à la limite de l'acceptable, prévoyez 10 mm². Voir notre guide schéma de tableau électrique pour les exemples chiffrés.

Le différentiel doit-il être tripolaire ou tétrapolaire ?

En triphasé avec neutre distribué (régime TT ou TN-S 400/230 V — cas standard suisse), le différentiel doit être tétrapolaire (4 pôles) : il coupe les 3 phases et le neutre pour garantir la fonction sectionnement de la NIBT. En triphasé sans neutre (régime IT industriel ou alimentation moteur pure 400 V triangle), un différentiel tripolaire suffit. La sensibilité reste 30 mA pour la protection des personnes (NIBT 4.1), 300 mA ou 500 mA pour la protection incendie en tête de tableau.